JP2008089262A - 送風装置および換気扇 - Google Patents

Abstract

【課題】結露の発生する場所で用いられる送風装置において、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有するオリフィスを備えた送風装置を提供し、またこれを搭載した結露水による室壁や天井材への悪影響を及ぼさない換気扇の提供を目的とする。
【解決手段】水抜き穴５近傍の上流側面４に整流構造としての突起８を設けて、水抜き穴５からの漏れ流れ１０と主流１１の衝突を緩和し乱れを抑えることによって、送風特性や騒音特性の優れた水抜き穴を有する送風装置が得られ、これを搭載することで結露水の悪影響を受けない換気扇が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、羽根よりも小径のオリフィスを有する送風装置と、これを用いて室壁または天井に設置される換気扇に関するものである。

従来、この種の送風装置は換気扇として用いられているが、室壁または天井に設置されることが多く、ダクトやパイプ内部で発生して溜まる結露水による室壁や天井材への染み込みや天井材強度への影響を避けるために、結露水を室内に放出する必要があった（例えば、特許文献１参照）。

以下、その換気扇の一種であるパイプ用換気扇とその送風装置について図９を参照しながら説明する。

パイプ１０１は天井材１０２に穴を設け木枠１０３に固定され、このパイプ１０１の室内１０４側のパイプの一端１０５に、羽根１０６を有するモータ１０７とオリフィス１１７を有するパイプ１０１内で圧接する取付けバネ１０８を備えるパイプ用換気扇本体１０９と、水抜き穴１１０を設けたルーバ１１１とから構成されるパイプ用換気扇１１２が差し込まれ取付けられている。また、パイプ用換気扇本体１０９には天井材１０２と接する部分にパイプ１０１からの逆流防止のためにフランジ１１３が設けられており、このフランジ１１３には、パイプ１０１内で発生し滴下してくる結露水１１４を受け止めるパイプ１０１の内径より大きい外周部を有する溝１１５とこの溝１１５に溜まった結露水１１４を流し出す水抜き穴１１６が設けられている。

この構成によって、前記パイプ１０１内で発生した結露水１１４は一度パイプ用換気扇本体１０９に設けられた溝１１５に溜められて水抜き穴１１６から流出しルーバ１１１内に再び溜められる。ルーバ１１１内に溜められた結露水１１４は、ルーバ１１１に設けられた水抜き穴１１０によって流出し、室内１０４に滴下する。
特開昭６３−２７１０４９号公報（第１図）

このような従来の換気扇では、流入オリフィスを下方に備えた場合に空気中の水気や換気扇本体の結露による換気扇本体内部に付着する結露水は放出できず、たとえオリフィスに水抜き穴を設けても、水抜き穴からの漏れ流れのために流入する流れが乱れて送風特性や騒音特性の悪化を招いていた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有するオリフィスを備えた送風装置と、これを用いて構成される結露水による室壁や天井材への悪影響を及ぼさない換気扇を提供することを目的としている。

本発明の送風装置は上記目的を達成するため、回転軸となるシャフトを介してモータに接続される羽根と前記羽根を取り囲み上流側面に前記羽根よりも小径の流入口となるオリフィスを備えて前記上流側面の前記羽根径よりも内側の範囲に水抜き穴を備えたケーシングとから構成される送風装置において、前記水抜き穴からの漏れ流れを整流する構造を備えたことを特徴としたものであり、他の手段は、オリフィスが上流側または下流側へ湾曲した形状であることを特徴としたものである。

この手段により、水抜き穴から吸込み空間へ吹出す主流と垂直な成分をもち羽根へ流入される漏れ流れに対し、主流と衝突して生じる乱れを抑制して羽根に乱れや偏りの無い流れを導くこととなり、羽根流入時のロスを抑制することができ、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有する送風装置が得られる。

また他の手段は、水抜き穴周りのケーシング上流側面上の垂直方向に突起を備えた整流構造であることを特徴としたものである。

この手段により、羽根と隔たれた位置に整流構造を備えることとなり、羽根回転時のブレードとの干渉から起こる騒音を増大させることなく水抜き穴からの漏れ流れを整流する構造を備えた水抜き穴を有する送風装置が得られる。

また他の手段は、水抜き穴周りの突起端部に接続する面を備えた蓋付きの突起であることを特徴としたものである。

この手段により、主流と垂直な成分をもち羽根への流れを乱す水抜き穴からの漏れ流れを蓋に衝突させ主流と同平面方向に変向するので、吸込み空間に放出されて空間の主流を乱す流れを抑制し、羽根流入時のロスを抑制することができ、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有する送風装置が得られる。

また他の手段は、水抜き穴周りの回転軸に対して周方向にある突起の一部が回転軸を向く半径方向の直線形状となっていることを特徴としたものである。

この手段により、主流と漏れ流れを回転軸に対して周方向へ分けて、オリフィス方向へ向かう主流が漏れ流れと衝突して生じる乱れの方向への攪拌を防ぐので、羽根流入時のロスを抑制することができ、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有する送風装置が得られる。

また他の手段は、突起部分のケーシング上流側面と平行となる断面の形状において、回転軸と方向以外を取り囲む形状であり、かつ回転軸方向に向けて凸形状となる先細り形状であることを特徴としたものである。

この手段により、水抜き穴の回転軸に対して周方向側の突起では主流と漏れ流れを周方向へ分け、その下流となる回転軸側の突起では、漏れ流れを突起により狭められた軸方向の侠範囲へ導き、先細り形状の突起では漏れ流れと分けられた主流を水抜き穴背後へロス無く導いて水抜き穴後流の速度の低下による羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くすことができ、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有する送風装置が得られる。

また他の手段は、凸形状となる先細り形状の先端に角を備えたことを特徴としたものであり、他の手段は、凸形状となる先細り形状の先端以外の範囲が角のない滑らかな曲線で形成されることを特徴としたものであり、他の手段は、凸形状となる先細り形状の先端に回転軸方向への直線部を付加したことを特徴としたものである。

この手段により、漏れ流れと分けられた主流を水抜き穴背後へロス無く導いて水抜き穴後流の速度の低下による羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くすために適した形状となるのので、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有する送風装置が得られる。

また他の手段は、本発明の送風装置を備え、室壁または天井に埋め込まれたパイプに前記送風装置のケーシング部を挿入して換気を行うことを特徴としたものである。

この手段により、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有するので、換気扇として十分な性能を確保でき、かつ結露水を微量な段階で放出し溜まった結露水による室壁や天井材への悪影響を及ぼさないパイプ用換気扇が得られる。

本発明によれば、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有するオリフィスを備えた送風装置を提供できる。

また、この送風装置を用いることにより、結露水による室壁や天井材への悪影響を及ぼさない換気扇を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、送風装置であって、回転軸となるシャフトを介してモータに接続される羽根と前記羽根を取り囲み上流側面に前記羽根よりも小径の流入口となるオリフィスを備えて前記上流側面の前記羽根径よりも内側の範囲に水抜き穴を備えたケーシングとから構成される送風装置において、前記水抜き穴からの漏れ流れを整流する構造を備えたものであり、水抜き穴から吸込み空間へ吹出す主流と垂直な成分をもち羽根へ流入される漏れ流れに対し、主流と衝突して生じる乱れを抑制して羽根に乱れや偏りの無い流れを導くこととなり、羽根流入時のロスを抑制することができ、送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

また、請求項２記載の発明は、送風装置であって、オリフィスが上流側または下流側へ湾曲した形状であるものであり、水抜き穴から吸込み空間へ吹出す主流と垂直な成分をもち羽根へ流入される漏れ流れに対し、オリフィスの湾曲形状による整流効果が得られるが、軸を垂直にした場合に湾曲形状のために結露水溜まりを生じやすくなり水抜き穴の重要度が増し、乱れや偏りの無い流れを流入させる効果がいっそう有益となる。

また、請求項３記載の発明は、水抜き穴周りのケーシング上流側面上の垂直方向に突起を備えた整流構造であるものであり、羽根と隔たれた位置に整流構造を備えることとなり、羽根回転時のブレードとの干渉から起こる騒音を増大させることなく水抜き穴からの漏れ流れを整流することが可能となる。

また、請求項４記載の発明は、送風装置であって、水抜き穴周りの突起端部に接続する面を備えた蓋付きの突起であるものであり、主流と垂直な成分をもち羽根への流れを乱す水抜き穴からの漏れ流れを蓋に衝突させ主流と同平面方向に変向するので、吸込み空間に放出されて空間の主流を乱す流れを抑制し、羽根流入時のロスを抑制することができ、送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

また、請求項５記載の発明は、送風装置であって、水抜き穴周りの回転軸に対して周方向にある突起の一部が回転軸を向く半径方向の直線形状となっているものであり、主流と漏れ流れを回転軸に対して周方向へ分けて、オリフィス方向へ向かう主流が漏れ流れと衝突して生じる乱れの方向への攪拌を防ぐので、羽根流入時のロスを抑制することができ、送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

また、請求項６記載の発明は、送風装置であって、突起部分のケーシング上流側面と平行となる断面の形状において、回転軸と方向以外を取り囲む形状であり、かつ回転軸方向に向けて凸形状となる先細り形状であるものであり、水抜き穴の回転軸に対して周方向側の突起では主流と漏れ流れを周方向へ分け、その下流となる回転軸側の突起では、漏れ流れを突起により狭められた軸方向の侠範囲へ導き、先細り形状の突起では漏れ流れと分けられた主流を水抜き穴背後へロス無く導いて水抜き穴後流の速度の低下による羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くすことができ、送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

また、請求項７記載の発明は、送風装置であって、凸形状となる先細り形状の先端に角を備えたものであり、漏れ流れと分けられた主流を例えば翼型後端部のように先端が尖った角形状により水抜き後流でロス無く乱れや速度低下部分の幅を小さくして羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くすので、送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

また、請求項８記載の発明は、送風装置であって、凸形状となる先細り形状の先端以外の範囲が角のない滑らかな曲線で形成されるものであり、漏れ流れと分けられた主流を例えば円弧のような複数の角の無い形状とすることで、水抜き穴交流での角部での不必要な剥離を抑え、剥離によるロスや後流の乱れの幅を小さくして羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くすので、送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

また、請求項９記載の発明は、送風装置であって、凸形状となる先細り形状の先端に回転軸方向への直線部を付加したものであり、漏れ流れと分けられて背後へ回る流れに対して、直線部が、先端が尖っている場合は後流の整流を行い、先端が曲線で形成されている場合は、剥離の箇所を安定させて剥離箇所の変動を抑え、後流のロスや乱れの幅を小さくして羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くすので、送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

また、請求項１０記載の発明は、換気扇であって、本発明の送風装置を備え、室壁または天井に埋め込まれたパイプに前記送風装置のケーシング部を挿入して換気を行うものであり、送風特性や騒音特性の悪化を抑えた水抜き穴を有するので、換気扇として十分な性能を確保でき、かつ結露水を微量な段階で放出し溜まった結露水による室壁や天井材への悪影響を及ぼさないことが可能となる。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１における送風装置の断面図であって、図２は水抜き穴部分の斜視図である。

これらの図に示すように、回転軸１となるシャフト２を介してモータ１０７に接続される羽根１０６と、これらを支持部３で支持して取り囲み上流側面４に前記羽根１０６よりも小径かつ下流側へ湾曲した形状である流入口となるオリフィス１１７を備えて前期上流側面４の前記羽根１０６の径よりも前記回転軸１方向である内側の範囲に例えば一辺が４ｍｍ程度の水滴が滴下する大きさの正方形の水抜き穴５を備えたケーシング６とから構成されており、前記水抜き穴５の回りに一辺の長さである４ｍｍ程度の距離内に前記上流側面４上に前記上流側面４と平行な断面形状が前記回転軸１に向けて先細り形状となり先端７に角のあるＶ字状で穴の一辺の大きさである高さ４ｍｍ程度の突起８を備えている。

上記構成において、送風運転が行われると、吸い込み空間９の気体が前記オリフィス１１７に引寄せられ、湾曲した前記オリフィス１１７に沿って前記羽根１０６へと流入するが、湾曲形状の前記オリフィス１１７に溜まる結露水放出のための前記水抜き穴５を設けているので、前記水抜き穴５からの破線で表される漏れ流れ１０が点線で表される主流１１へ影響を与えることとなる。ここで、突起を備えていない場合には、図３の水抜き穴部分の斜視図に示すように前記水抜き穴５からケーシング外部へ吹出す漏れ流れ１２と主流１３が衝突し前記水抜き穴５の後流１４での乱れが大きくなり羽根流入時に周方向に負均一な流れとなるが、図２の前記突起８により、漏れ流れ１０と主流１１を分けかつ先端７の角のある先細り形状において滑らかに後流１５を導くことで剥離なく乱れを抑えた流れとすることができ、羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くすので、水抜き穴を備えながらも送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

なお、実施の形態１ではオリフィス１１７が湾曲しているが、送風装置の軸が地面と傾いている場合には前記上流側面４に例えば円形の穴のみが開いている吸い込み口でも結露水を放出することとなり、水抜き穴からの漏れ流れのある送風装置において前記突起８は送風特性や騒音特性の良化に有効である。

また、前記水抜き穴５の形状が長方形となっているが、前記突起８形状に沿った例えばここでは三角形の形状として主流に直交する前記突起８の大きさを流れの妨げになり過ぎないようにできるだけ小さくするのが望ましく、この形状が不可能な場合でも例えば丸型など他の形状の場合でも前記突起８は送風特性や騒音特性の良化に有効である。

また、前記水抜き穴５を一辺の長さが４ｍｍ程度のものとしているが、水滴が滴下できる大きさであればよく、前記突起８の位置はこの穴の最大口寸法以上に前記水抜き穴５から離さずに、前記突起８の高さは穴の最大口寸法の０．５倍から３倍程度の大きさが望ましい。

また、羽根回転によって軸方向に送風する羽根でも遠心力効果により半径方向に送風する羽根の場合でも羽根径より小さい水抜き穴と共に前記突起８を備えさえすれば、水抜き穴による送風特性や騒音特性の低下を抑えることができる。

（実施の形態２）
図４は実施の形態２おける送風装置の水抜き穴部分の斜視図であり、送風装置全体の構造は実施の形態１と同様である。

これらの図に示すように、羽根１０６よりも小径かつ下流側へ湾曲した形状である流入口となるオリフィス１１７を備えて上流側面４の前記羽根１０６の径よりも前記回転軸１の方向である内側の範囲に例えば直径４ｍｍ程度の水滴が滴下する大きさの円形の水抜き穴５を備えたケーシング６とから構成されており、前記水抜き穴５に接するように前記上流側面４上に整流構造として前記上流側面４と平行な断面形状が前記回転軸１側では穴の円弧１６に沿った角の無い先細り形状であり周方向最大半径位置１７から半径方向への直線形状１８となる高さ４ｍｍ程度の突起８を備えている。

上記構成において、送風運転が行われると、吸込み空間９の気体が前記オリフィス１１７に引寄せられ、湾曲した前記オリフィス１１７に沿って前記羽根１０６へと流入するが、結露水放出のための前記水抜き穴５を設けているので、前記水抜き穴５からの破線で表される漏れ流れ１０が点線で表される主流１１へ影響を与えることとなる。ここで、断面形状が３つの直線部から構成される突起である場合には、図５の水抜き穴部分の斜視図に示すように前記水抜き穴５の角部１９が流れの剥離の箇所となり後流１４に穴の大きさ以上の乱れを生じることがあるが、図４の前記突起８により、剥離の箇所が回転軸１方向にずれ円弧による先細り形状のために後流１５の剥離の範囲が狭くなるので、乱れとなる羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くし水抜き穴を備えながらも送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

なお、図６の直線部と蓋を付加した水抜き穴の斜視図のように前記先端７に直線部２０を付加すると剥離の箇所が安定し前記後流１５においての乱れがさらに小さくなり、また、前記突起８の端部に蓋２１をつけることにより吸込み空間９へ向かい前期上流側面４に沿わずに流入する流れを乱す可能性のある吹出し流れを回転軸１と反対方向への漏れ流れ２２へと変向して乱れを減少する作用が得られ、送風特性や騒音特性をさらに向上させることが可能となる。

なお、実施の形態２ではオリフィス１１７が湾曲しているが、前記上流側面４に例えば円形の穴が開いている吸い込み口でもよく、水抜き穴からの漏れ流れのある送風装置において前記突起８は送風特性や騒音特性の良化に有効である。

また、前記水抜き穴５の形状が円形となっているが、楕円や長方形でもよく突起断面形状のみの効果でも送風特性や騒音特性の良化に有効である。

また、前記水抜き穴５は水滴が滴下できる大きさであればよく、前記突起８の位置はこの穴の最大口寸法以上に前記水抜き穴５から離れていなければ前期水抜き穴５に接していなくても良く、前記突起８の高さは穴の最大口寸法の０．５倍から３倍程度の大きさが望ましい。

（実施の形態３）
図７は実施の形態３における送風装置の水抜き穴部分の斜視図であり、送風装置全体の構造は実施の形態１と同様である。

これらの図に示すように、羽根１０６よりも小径かつ下流側へ湾曲した形状である流入口となるオリフィス１１７を備えて上流側面４の前記羽根１０６の径よりも前記回転軸１の方向である内側の範囲に２ｍｍ×４ｍｍ程度の水滴が滴下する大きさの長方形の水抜き穴５を備えたケーシング６とから構成されており、前記水抜き穴５の回転軸１に対して周方向両側の直線形状１８を有しその端部に蓋２１を付加した整流構造としての突起８を備えている。

上記構成において、送風運転が行われると、吸込み空間９の気体が前記オリフィス１１７に引寄せられ、湾曲した前記オリフィス１１７に沿って前記羽根１０６へと流入するが、結露水放出のための前記水抜き穴５を設けているので、前記水抜き穴５からの漏れ流れが主流へ影響を与えることとなる。ここで、前記水抜き穴５の周方向両側の直線形状１８で漏れ流れと主流を周方向へ分け、さらに前記吸込み空間９への流れを前記蓋２１により半径方向のみの漏れ流れ２３とするので前記水抜き穴５の後流２４においての速度低下もなく、乱れとなる羽根流入時の周方向速度のばらつきを抑えるので、水抜き穴を備えながらも送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

なお、実施の形態３では前記直線形状１８端部に前記蓋２１を付加しているが、前記蓋２１を付加しなくても前記直線形状１８の突起のみで周方向への広がりを防ぎ乱れの範囲を小さくすることができる。

（実施の形態４）
図８は実施の形態４における換気扇の一種であるパイプ用換気扇の断面図であって、回転軸１となるシャフト２を介してモータ１０７に接続される羽根１０６と、これらを支持部３で支持して取り囲み上流側面４に前記羽根１０６よりも小径かつ下流側へ湾曲した形状である流入口となるオリフィス１１７を備えて前期上流側面４に水抜き穴５と突起８を備えた本発明の送風装置２６の吸込み空間９側にフランジ１１３を設け、これを天井材壁内１０２に埋め込まれて室内外を貫通させるパイプ１０１に挿入し、前記フランジ１１３を天井材１０２に接触させることにより位置決めを行い、パイプ用換気扇室内側のルーバ１１１と共に設置されている。

上記構成において、前記パイプ１０１や前記送風装置２６で発生した結露水は湾曲形状の前記オリフィス１１７に溜まらずに前記水抜き穴５から滴下されるが、この前記水抜き穴５から漏れて送風特性や騒音特性に影響を与える流れに対して、前記突起８が整流し乱れを抑えた流れとすることができ、羽根流入時の周方向速度のばらつきを無くすので、前期水抜き穴５を備えながらも送風特性や騒音特性の悪化を抑えることが可能となる。

なお、実施の形態４では、上流が下方となり前記オリフィス１１７は上方に湾曲しているが、上流が上方であればオリフィスが下方に湾曲する送風装置において水抜き穴の重要度が増すので、乱れや偏りの無い流れを流入させる効果が大きくなる。

本発明にかかる送風装置は、結露水を放出する水抜き穴を備えながらも、穴からの漏れ流れによる流入空気の乱れを抑制することができたので、結露の発生する場所で利用される送風装置として有用であり、またこの送風装置を結露発生可能性のあるパイプ内部に設置されるパイプ用換気扇に搭載したので、結露水による室壁や天井材への悪影響を及ぼさない換気扇として有用である。

本発明の実施の形態１の断面図 同上水抜き穴部分の斜視図 同上水抜き穴部分との比較斜視図 実施の形態２の水抜き穴部分の斜視図 同上水抜き穴部分との比較斜視図 同上の直線部と羽根付加の水抜き穴部分の斜視図 実施の形態３の水抜き穴部分の斜視図 本発明の実施の形態４の断面図 従来の送風装置を示す断面図

符号の説明

１ 回転軸
２ シャフト
３ 支持部
４ 上流側面
５ 水抜き穴
６ ケーシング
７ 先端
８ 突起
９ 吸込み空間
１０、１２、２２、２３ 漏れ流れ
１１、１３、２５ 主流
１４、１５、２４ 後流
１６ 円弧
１７ 周方向最大半径位置
１８ 直線形状
１９ 角部
２０ 直線部
２１ 蓋
２６ 本発明の送風装置
１０１ パイプ
１０２ 天井材
１０３ 木枠
１０４ 室内
１０５ パイプの一端
１０６ 羽根
１０７ モータ
１０８ 取付けバネ
１０９ パイプ用換気扇本体
１１０ 水抜き穴
１１１ ルーバ
１１２ パイプ用換気扇
１１３ フランジ
１１４ 結露水
１１５ 溝
１１６ 水抜き穴
１１７ オリフィス

Claims (10)

1. 回転軸となるシャフトを介してモータに接続される羽根と前記羽根を取り囲み上流側面に前記羽根よりも小径の流入口となるオリフィスを備えて前記上流側面の前記羽根径よりも内側の範囲に水抜き穴を備えたケーシングとから構成される送風装置において、前記水抜き穴からの漏れ流れを整流する構造を備えたことを特徴とした送風装置。
2. オリフィスが上流側または下流側へ湾曲した形状であることを特徴とした請求項１記載の送風装置。
3. 水抜き穴周りのケーシング上流側面上の垂直方向に突起を備えた整流構造であることを特徴とした請求項１または２に記載の送風装置。
4. 水抜き穴周りの突起端部に接続する面を備えた蓋付きの突起であることを特徴とした請求項３記載の送風装置。
5. 水抜き穴周りの回転軸に対して周方向にある突起の一部が回転軸を向く半径方向の直線形状となっていることを特徴とした請求項３または４記載の送風装置。
6. 突起部分のケーシング上流側面と平行となる断面の形状において、回転軸と方向以外を取り囲む形状であり、かつ回転軸方向に向けて凸形状となる先細り形状であることを特徴とした請求項３から５のいずれかに記載の送風装置。
7. 凸形状となる先細り形状の先端に角を備えたことを特徴とした請求項６に記載の送風装置。
8. 凸形状となる先細り形状の先端以外の範囲が角のない滑らかな曲線で形成されることを特徴とした請求項６または７に記載の送風装置。
9. 凸形状となる先細り形状の先端に回転軸方向への直線部を付加したことを特徴とした請求項６から８いずれかに記載の送風装置。
10. 請求項１から９いずれかに記載の送風装置を備え、換気を行うことを特徴とした換気扇。

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